Annealing effect of absorbing property for Cs and CsI in fullerene investigated by synchrotron X-ray photoelectron spectroscopy

放射光X線光電子分光法によるセシウム化合物(Cs, CsI)のフラーレン中への吸蔵における加熱アニーリング効果

関口 哲弘  ; 横山 啓一  ; 矢板 毅

Sekiguchi, Tetsuhiro; Yokoyama, Keiichi; Yaita, Tsuyoshi

Cs-135を含む長寿命核種の同位体分離に関する技術開発は放射性廃棄物の減容化および中性子照射による長寿命核種の核変換消滅の要素技術として重要である。THzレーザー光をヨウ化セシウム分子Cs(-133/-135)Iに照射することにより同位体選択的な解離反応を引き起こすことができる。しかし問題として、選択的に生成するCs-135原子は安定同位体から成るCs(-133)I分子との衝突により、同位体交換を起こす。よって我々はCs原子のみを選択的に吸蔵材料に回収し、衝突を回避する試みを検討している。Cs原子は炭素(C)吸蔵材料内の数100オングストロームの深部まで侵入する。それに対しCsI分子は材料内に浸透しない。しかし室温ではCsI分子が堆積する問題が残された。本研究では加熱によりCsI堆積を防ぐことを検討した。X線光電子分光(XPS)測定を行い、材料の組成,深さ濃度分布,膜厚を評価した。Cs蒸着後の加熱アニーリング効果およびCs蒸着中の加熱効果を調べた。CsI分子が表面に残らず、Csが炭素材料に残存する可能性について検討した。

Cesium-135 having long life, 2.3 million y, that is contained in nuclear wastes may cause long-term pollution. Technology of isotopic separation of such long lived nuclide is indispensable not only for its volume reduction but also annihilation by nuclear transmutation. The recovery of atomic Cs from molecular CsI is mandatory. We have investigated fullerene C as a potential absorber for Cs. Angle-resolved X-ray photoelectron spectroscopy, AR-XPS has been used to analyze the depth concentration distribution of Cs. Experiments were performed at soft X-ray beamline BL27A at KEK PF facility. We report on the annealing effect after deposition of Cs and the effect of heating substrate during deposition. For Cs/C sample, the intensity ratio of Cs-3d/C-1s increased in double at the high temperature. This suggests that Cs atoms remain in the material at high temperatures. On the other hand, for CsI/C, the intensity ratio does not change much by elevating temperatures.